مزايا بطاريات LiFeFePO4 في أنظمة ESS المنزلية

قد تبدو بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) مشابهة لبطاريات الليثيوم أيون القياسية التي تعرفها وتستخدمها في مختلف الأجهزة. ومع ذلك، تتمتع حزم بطاريات تخزين الطاقة الجديدة نسبياً هذه ببعض المزايا المهمة التي لا يمكن لبطاريات الليثيوم أيون تقديمها.

حتى مع وجود تركيبة كيميائية مماثلة، تتفوق بطاريات فوسفات حديد الليثيوم على بطاريات أيونات الليثيوم في عمر الدورة وكثافة الخلايا والأثر البيئي.

دعنا نتعمق في التفاصيل حول بطاريات LiFePO4 ولماذا تُعد أحدث وأروع مصادر الطاقة للوحات الشمسية.

ما هي بطارية فوسفات الحديد الليثيوم؟

لا تستخدم بطارية فوسفات حديد الليثيوم (LFP) حمض البطارية أو المعادن النادرة مثل مصادر طاقة البطاريات الأخرى. وهي تختلف عن بطارية الليثيوم أيون التقليدية باستخدام كاثود قائم على الفوسفات لسحب الإلكترونات من دائرة خارجية بدلاً من كاثود الحديد.

استخدام الفوسفات يجعل البطارية أكثر استقراراً من الناحية الحرارية والكيميائية. وهذا يعني أن مستخدمي بطاريات فوسفات حديد الليثيوم لا يحتاجون إلى القلق من ارتفاع درجة حرارة البطاريات أو انفجارها.

يمكن لبطاريات فوسفات حديد الليثيوم أن تتحمل بسهولة درجات حرارة تصل إلى 65 درجة مئوية دون حدوث أي تلف. وهذه الميزة هي جزئياً ما يجعلها شائعة جداً في مجموعات الألواح الشمسية والأجهزة الأخرى مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية والساعات وبطاريات السيارات الكهربائية والبطاريات البحرية.

فوائد بطارية فوسفات الحديد الليثيوم

إن قدرتها على تحمل درجات الحرارة المرتفعة هي جزء مما يجعل بطاريات فوسفات حديد الليثيوم مفيدة. ولكن ما هي المزايا الأخرى التي تقدمها هذه البطاريات، وهل تستحق العناء مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية أو بطاريات الليثيوم أيون؟

دعنا نرى ما الذي يجعل هذه البطاريات رائعة جداً لتركيب الألواح الشمسية أو مشاريع الطاقة الشمسية التي تقوم بها بنفسك.

كثافة خلية أقل

كلما زادت كثافة البطارية، زادت مدة تشغيلها. قد تجعلك هذه العبارة تتساءل عن سبب إدراجنا لكثافة الخلايا الأقل كثافة كميزة لبطاريات فوسفات حديد الليثيوم. تعتمد الكثافة الإجمالية على مقدار المساحة التي تمتلكها البطارية لتخزين الطاقة. على الرغم من أن بطاريات LiFePO4 ذات كثافة خلايا أقل من بطاريات الليثيوم أيون، إلا أنه من السهل تعويض ذلك بجعل بطاريات LiFePO4 أكبر قليلاً.

المفاضلة الرئيسية لبطارية أكبر قليلاً هي السلامة. نظرًا لأن بطاريات فوسفات حديد الليثيوم ذات كثافة خلايا أقل، فلن ترتفع درجة حرارتها، حتى عندما تستخدمها في المنزل أو المكتب الذي يتطلب على الأرجح جهدًا أعلى.

إذا كنت تشعر بالفضول لمعرفة مقدار الجهد الذي قد تحتاج إلى إنتاجه من إعدادات الطاقة الشمسية لتلبية متطلباتك، يمكنك استخدام حاسبة الألواح الشمسية الخاصة بنا. ستضمن لك هذه المعلومات أيضاً اختيار أفضل أجهزة شحن البطاريات.

طول العمر

إن التركيب الكيميائي لبطاريات فوسفات حديد الليثيوم يمنحها عمراً أطول من الخيارات الأخرى الموجودة حالياً في سوق البطاريات الشمسية.

بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم أيون، على سبيل المثال، تتمتع بطاريات LiFePO4 بعمر دورة أطول يصل إلى أربعة أضعاف.

يمكن أن يوفر لك طول العمر هذا راحة البال بأن نظام إدارة البطارية (BMS) لن يصبح عديم القيمة أثناء انقطاع التيار الكهربائي بسبب نفاد البطارية. كما أنه سيوفر لك المال على المدى الطويل، حيث لن تضطر إلى إنفاق الكثير من المال لاستبدال البطاريات القديمة.

وعلاوة على ذلك، فإن صيانة الألواح الشمسية أمر في غاية السهولة عند توصيل بطاريات فوسفات حديد الليثيوم بنظامك. يمكنك إعداد نظام إدارة المباني في أي مكان تقريباً، بما في ذلك مبنى خارجي أو مساحة تخزين أو مرآب. حتى أنها تتمتع بمستوى عالٍ من مقاومة الماء، لذا لا داعي للقلق بشأن مراقبتها أثناء الطقس السيئ.

المزايا البيئية

إن وجود مصدر طاقة نظيفة ومتجددة مثل نظام الألواح الشمسية في عقارك يخلق بالفعل ميزة بيئية كبيرة. هذا هو السبب الرئيسي الذي يجعل الحكومة الأسترالية تقدم خصومات وحوافز على الألواح الشمسية لأصحاب المنازل والشركات التي تتطلع إلى التحول إلى مصدر أكثر اخضراراً.

ولسوء الحظ، فإن أحد جوانب تصميم الطاقة الشمسية الذي لا يكون دائمًا صديقًا للبيئة هو إدخال البطاريات في النظام. حيث تحتوي البطاريات على مواد سامة يمكن أن تتسرب إلى التربة والمياه الجوفية عند التخلص منها بشكل غير صحيح. كما أن استخراج المواد الخام المستخدمة في إنتاج البطاريات يؤثر سلباً على البيئة.

تشبه بطاريات فوسفات حديد الليثيوم البطاريات الأخرى. فهي لا تحتوي على أي مواد مصنفة على أنها "سامة"، لذا فإن تأثيرها الكلي على البيئة أقل تدميراً بالفعل. كما أنه من الأسهل بكثير إعادة تدوير بطاريات LiFePO4 وتصنيعها من مواد معاد تدويرها، مما يؤدي إلى تقليل النفايات في مدافن النفايات. كما أنها تتمتع بعمر افتراضي أطول من الأنواع الأخرى من البطاريات، لذلك لن يحتاج المستخدمون إلى الكثير منها، مما يقلل مرة أخرى من النفايات والتأثيرات البيئية الإجمالية.

عمق التفريغ ومعدل التفريغ

إذا انتهى تفريغ بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الخاصة بك بالكامل، فلا داعي للقلق بشأن تلفها كما هو الحال مع أنواع البطاريات الأخرى. لا تتأثر قدرتها على التوصيل إذا تم تفريغها بالكامل، ويمكن تفريغها بمعدلات متفاوتة. هذه الميزات تجعلها مثالية لإعدادات الطاقة الشمسية التي ستعتمد على أكثر من بطارية واحدة.

من الطرق الأخرى التي تتفوق بها بطاريات LiFePO4 على بطاريات الليثيوم أيون القياسية هي معدل تفريغها. حيث يتم تفريغ بطاريات فوسفات حديد الليثيوم بمعدل تفريغ أعلى وأكثر ثباتاً، مما يعني أنها أفضل في تولي نظام مربوط بالشبكة أثناء انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ.

وبغض النظر عن مقدار الطاقة ومدى سرعة احتياج النظام لها، ستكون بطاريات LiFePO4 قادرة على التعامل مع الأمر دون قلق.

التكلفة

إذاً هذه البطاريات تبدو كالحلم - ما المشكلة؟ لا بد أنها مكلفة، أليس كذلك؟ على الرغم من أنها أحدث ما توصلت إليه تكنولوجيا البطاريات، إلا أن أسعارها مستمرة في الانخفاض، مما يجعلها خياراً اقتصادياً للغاية لأنظمة الطاقة الشمسية.

يرجع جزء من السبب في أن بطاريات LiFeFePO4 أصبحت بالفعل أرخص من بعض البدائل إلى تركيبها الكيميائي والمادي. فبدون أي مواد خام شديدة الخطورة أو باهظة الثمن وقدراتها القابلة لإعادة التدوير، فإن إنتاج هذه البطاريات وتصنيعها أكثر اقتصاداً.

على سبيل المثال، تتطلب بطاريات أيونات الليثيوم الكوبالت، وهي مادة خام باهظة الثمن نسبيًا، بينما لا تتطلب بطاريات فوسفات حديد الليثيوم ذلك. كما أن العمر الافتراضي الأطول لبطاريات LiFePO4 يعني توفيراً للمستهلك لأنه لن يحتاج إلى استبدالها بشكل متكرر.

يتم بذل الكثير من الوقت والأبحاث في هذه البطاريات حتى تتطور بشكل أسرع، مما سيجعلها أقل تكلفة مع مرور الوقت. عندما يتعلق الأمر بالبطاريات ذات الدورة العميقة، لا يوجد أفضل من فوسفات حديد الليثيوم.

المواصفات التشغيلية والتقنية

إذا كنت مقتنعاً بأن بطاريات LiFePO4 هي الطريق الصحيح، فستحتاج إلى أن تكون على دراية بكيفية عملها ومواصفاتها الفنية. مع وضع ذلك في الاعتبار، إليك المواصفات العامة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الذكية من Gotopower، متبوعة ببعض التفاصيل التشغيلية المفيدة.

على الرغم من أنها تأتي بمواصفات مختلفة، إلا أن بطارية LiFePO4 الأكثر شيوعًا لأغراض الطاقة الشمسية تبلغ سعتها 100 أمبير في الساعة وجهد اسمي يبلغ 12.8 فولت. وهذا يعني أنه عند عمق تفريغ 801 تيرابايت 3 تيرابايت، يمكنك الاعتماد على 2000 دورة حياة لبطاريتك.

حتى أنه من الممكن تشغيلها بتيار تفريغ مستمر يبلغ 100%، حيث لا داعي للقلق بشأن ارتفاع درجة حرارتها. أقصى تيار تفريغ مستمر لها هو 100 أمبير، وأقصى تيار شحن مستمر لها هو 50 أمبير.

على الرغم من أنها قد تكون أكبر قليلاً من حيث الحجم، إلا أنها تزن حوالي نصف وزن بطارية الرصاص الحمضية القياسية بنفس السعة. وتتميز بطاريات LiFePO4 من Gotopower بأنها مقاومة للماء بمعيار IP65، لذا فهي رائعة لأنظمة الطاقة الشمسية للمركبات الترفيهية والبحرية والمقصورة.

لن يستغرق شحن بطارية LiFeFePO4 الوقت نفسه دائماً، ولكن من الأفضل أن تمنح البطارية يوماً واحداً لشحنها بالكامل. وبمجرد شحنها بالكامل، ستحتفظ البطارية بطاقتها لفترة طويلة من الوقت، لذا من المحتمل ألا تقلق بشأن تفريغها بالكامل مرة أخرى في أي وقت قريب.

لأغراض التشغيل، يمكنك استخدام هذه البطاريات بالتوازي مع ما يصل إلى ثماني بطاريات إجمالاً، لذا فهي ممتازة لإعدادات الألواح الشمسية الأكثر توسعاً. تحتوي كل بطارية على وظيفة موازنة تلقائية لتحسين كفاءة الشحن أيضاً.

لتوصيل بطاريات LiFeFePO4 بالتوازي، ستحتاج إلى كابلات متصلة ببعضها البعض تطابق فيها الأطراف الموجبة والأطراف السالبة. يتطلب منك التوصيل المتوازي دائماً استخدام بطاريات من نفس الطراز والشركة المصنعة التي لا يوجد فرق كبير في الجهد، لذا تأكد من أن لديك ما تحتاجه في متناول اليد قبل توصيلها.

بمجرد توصيل الطرفين الموجب والسالب، ستستخدم كابلات الدرج وكابلات العاكس لتوصيل وحدة التحكم بالشحن والعاكس على طرفي البطارية المتقابلين. والآن، أنت جاهز لتبديل كل بطارية إلى "الوضع النشط" (بما أنها تأتي من الشركة المصنعة في "وضع الرف" لأغراض السلامة).

نظرًا لأنه يمكنك شراء بطاريات LiFePO4 من Gotopower المزودة بقدرات ذكية، فقد تحتاج أيضًا إلى توصيل وحدة Bluetooth بالمنفذ العلوي للبطارية. إذا كانت لديك بطاريات على التوازي، فقم بتوصيلها بالبطارية الأولى

يعني استخدام تطبيق DC Home على هاتفك الذكي لإقران وحدة Bluetooth الخاصة بك أنه يمكنك الآن تتبع بنك البطارية عن بُعد.

تخزين الطاقة المتقدم

توفر بطاريات LiFePO4 للمالكين عدداً كبيراً من المزايا التي لم تعد أنواع البطاريات الأخرى قادرة على مضاهاتها. فهي أكثر صداقة للبيئة وتدوم لفترة أطول، كما أنها أسهل في الصيانة. كما أنها لا تزال خياراً قابلاً للتطبيق إذا كنت تتطلع إلى تشغيل البطاريات بالتوازي، مما يجعلها استثماراً جديراً بالاهتمام لأي إعداد للطاقة الشمسية في أستراليا.